群體中的基因頻率及遺傳平衡

群體中的基因頻率及遺傳平衡1第一頁，共九十六頁，2022年，8月28日Chapter9

populationgenetics2第二頁，共九十六頁，2022年，8月28日1．population在一定空間內(nèi)，可以相互交配，并隨著世代進(jìn)行基因交換的許多同種個體的集群。又稱為Mendelianpopulation?？梢允莝pecies，variety或nationality3第三頁，共九十六頁，2022年，8月28日2．

genepool基因庫:一個群體內(nèi)所包含的全部基因。4第四頁，共九十六頁，2022年，8月28日3.

geneticconstitution群體中各種基因頻率以及由不同交配體制所帶來的各種基因型在數(shù)量上的分布，即用基因頻率和基因型頻率來表達(dá)的群體的遺傳組成。5第五頁，共九十六頁，2022年，8月28日4．

randommating隨機(jī)交配在有性生殖的孟德爾群體中的一種性別的個體有同樣的機(jī)會和相反性別的個體交配的方式。6第六頁，共九十六頁，2022年，8月28日5.mutationrate

發(fā)生了突變的基因占該基因總數(shù)的比例，一般用每一代中每一百萬個基因中發(fā)生突變的次數(shù)來表示。7第七頁，共九十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)

Hardy-Weinberglaw

群體遺傳學(xué)的研究目的是要揭示群體遺傳組成變化的機(jī)制。要求定量表示群體的遺傳組成，即群體的基因頻率和基因型頻率。就可研究一個群體世代間的遺傳變異情況。8第八頁，共九十六頁，2022年，8月28日genotypefrequency指一個群體中某一基因型的個體占群體中全部個體的比率。常染色體某基因座上有兩種等位基因A和a，則對該基因座來說有三種基因型AA、Aa、aa，設(shè)這三種基因型頻率分別為fAA

、fAa、faa。fAA+fAa+faa=19第九頁，共九十六頁，2022年，8月28日genefrequency群體中某種等位基因數(shù)占該基因位點(diǎn)上全部等位基因總數(shù)的比率。例：AA(8000人);Aa(1500);aa(500人)f(A)=(8000*2+1500)/[(1500+8000+500)*2]=87.5%f(a)=(1500+500*2)/[(8000+1500+500)*2]=12.5%10第十頁，共九十六頁，2022年，8月28日基因頻率與基因型頻率的數(shù)量關(guān)系例：AA有X人，Aa有Y，aa有Z人；A的頻率為p，a的頻率為q，基因型頻率:fAA

、fAa、faa則：fAA=X/(X+Y+Z)；fAa=Y/(X+Y+Z)；faa=Z/(X+Y+Z)p=(2X+Y)/[(X+Y+Z)*2]=fAA+1/2*fAaq=faa+1/2fAa11第十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日例：某地區(qū)調(diào)查12，000人，M血型3100人，MN血型6900人，N血型2000人，求LM和LN的基因頻率?fM=3100/12000，fMN=69000/12000，fN=2000/12000p=fM+1/2fMN=

q=fN+1/2fMN=

12第十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日一、Hardy-Weinberglaw描述在隨機(jī)交配大群體內(nèi)，若沒有基因突變、選擇、遷移、遺傳漂變等因素的作用，群體的基因頻率和基因型頻率將代代相傳，保持不變。不論群體起始基因型頻率如何，經(jīng)過一代隨機(jī)交配后便成為遺傳平衡的群體。繼續(xù)保持上述理想條件，基因型頻率將保持為上述平衡狀態(tài)而不會改變。13第十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日二、一對等位基因的平衡定律14第十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日配子結(jié)合形成子代的基因型頻率

卵子

A(p)a(q)精A(p)AA(p2)Aa(pq)子a(q)Aa(pq)aa(q2)fAA=p2，fAa=2pq，faa=q2

p+q=1（p+q）2=p2+2pq+q2=115第十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日例：某地區(qū)調(diào)查1200人，發(fā)現(xiàn)白化病患者9人，求隱性致病基因a的基因頻率q？16第十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日三、復(fù)等位基因的平衡定律三個基因（A1,A2,A3）的頻率：p、q、r基因型：A1A1、A1A2，A2A3、A1A3p=fA1A1+1/2fA1A2+1/2fA1A3q=fA2A2+1/2fA2A3+fA1A2r=fA3A3+1/2fA1A3+1/2fA2A317第十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日復(fù)等位基因與基因型頻率關(guān)系

卵子

A1(p）A2(q）A3(r）精A1(p)A1A1(p2)A1A2(pq)A1A3(pr)

子A2(q)A1A2(pq)A2A2(q2)A2A3(qr)A3(r)A1A3(pr)A2A3(qr)A3A3(r2)

p+q+r=1(p+q+r)2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr18第十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日例ABO血型:某地區(qū)調(diào)查1000人，A血型390人，B血型240人，AB血型120人，O血型250人,求IA、IB、i的基因頻率(p、q、r)？基因型:IAIA、IAi

、IAIB、IBIB、Ibi、ii19第十九頁，共九十六頁，2022年，8月28日例ABO血型

卵子

IA(p）IB(q）i(r）精I(xiàn)A(p）IAIA(p2)IAIB(pq)IAi(pr)子IB(q）IAIB(pq)IBIB(q2)IBi(qr)i(r）IAi(pr)IBi(qr)ii(r2)(p+q+r)2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1fA=p2+2pr,fB=q2+2qr,fAB=2pq,fO=r2

0.3,0.2,0.520第二十頁，共九十六頁，2022年，8月28日例ABO血型fA=p2+2pr=0.39；fB=q2+2qr=0.24；fAB=2pq=0.12；fO=r2=0.25r=0.5；p+q=1-r=1-0.5=0.5(p+r)2=p2+2pr+r2=0.39+0.25=0.64p+r=0.8p=0.8-0.5=0.3q=1-0.3-0.5=0.2公式總結(jié)：21第二十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)Hardy-Weinberg定律的應(yīng)用22第二十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日一、基因頻率和雜合度的估計23第二十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日(一)常染色體基因頻率和雜合度如果a為有害的隱性基因（q），人們往往關(guān)心雜型合子，在遺傳平衡條件下，雜合子的頻率為2q(1-q)。雜合子在群體中占正常個體(AA和Aa)的比例為：H'=[2q(1-q)]/[(1-q)2+2q(1-q)]=2q/(1+q)24第二十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日（二）X連鎖基因頻率的估計25第二十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日例：紅綠色盲紅綠色盲為X連鎖隱性遺傳，某地區(qū)1000個男性中有50人患病求Xa的基因頻率？預(yù)期女性的發(fā)病率、攜帶者頻率?26第二十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日紅綠色盲

卵子

XA(p)Xa(q)精XA(p)XAXA(p2)XAXa(pq)

子Xa(q)XAXa(pq)XAXA(q2)

YXAY(p)XaY(q)27第二十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日紅綠色盲f（XAY）=p；f（XaY）=qq=50/1000=0.05女性發(fā)病率:q2=0.0025女性攜帶者頻率：2pq=0.095注意：以上基因型頻率限定在同一性別中。28第二十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日紅綠色盲

卵子

XA(p)Xa(q)精XA(p/2)XAXA(p2/2)XAXa(pq/2)子Xa(q/2)XAXa(pq/2)XAXA(q2/2)Y(1/2)XAY(p/2)XaY(q/2)29第二十九頁，共九十六頁，2022年，8月28日紅綠色盲f（XAY）=p/2；f（XaY）=q/2q/2=(50/1000)/2女性發(fā)病率:q2/2=0.00125女性攜帶者頻率：pq=0.0475注意：以上基因型頻率是在整個人群中。30第三十頁，共九十六頁，2022年，8月28日X連鎖隱性遺傳?。耗行曰颊叽蟠蠖嘤谂曰颊?，女性攜帶者約為男性患者的2倍。31第三十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日X連鎖顯性遺傳病：女性患者約是男性患者的2倍。因?yàn)椋号灾谢疾÷蕿閝2+2pq，男性為q，男女性患者的比例為1/（q+2p）=1/[(p+q)+p]=1/（1+p）=1/232第三十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日三、檢驗(yàn)群體是否為遺傳平衡從子代計算的等位基因頻率可當(dāng)作親代的等位基因頻率。并以此計算Hardy-Weinberg平衡下的期望基因型頻率。就可判斷群體是否存在平衡狀態(tài)。33第三十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日第三節(jié)影響遺傳平衡的因素34第三十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日一、突變

基因突變是新等位基因的直接來源，從而導(dǎo)致群體內(nèi)遺傳變異的增加，并為自然選擇和物種進(jìn)化提供物質(zhì)基礎(chǔ)。不過，突變發(fā)生的頻率即突變率往往很低。35第三十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日二、選擇對遺傳平衡的影響在一定自然條件下，群體內(nèi)某些基因型個體有更高的成活生育率，從而導(dǎo)致一些基因型頻率逐代增高，另一些則逐代降低。這種在自然界的一個群體內(nèi)，造成不同基因型個體成活率和生育率差異的過程稱為naturalselection。量化自然選擇的參數(shù)為適合度和選擇系數(shù)。36第三十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日fitnessandselectioncoefficient適合度指在某環(huán)境下,某基因型的個體能夠生存并將其基因傳給下代的相對能力,可用相對生育率來衡量。相對生育率是某基因型的生育率與最佳基因型的生育率的比值。選擇系數(shù)指在選擇作用下降低的適合度。s=1-f37第三十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日(1)對隱性基因突變與選擇因?yàn)橛泻﹄[性基因絕大多數(shù)以雜合狀態(tài)存在，而雜合體即攜帶者不能直接被選擇，所以選擇對隱性基因的減小效應(yīng)是緩慢的。而且由于新的突變,突變和選擇間保持平衡,這樣隱性基因的頻率在人群中基本恒定.38第三十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日(2)對AD等位基因的選擇對顯性等位基因的選擇要比對隱性基因的選擇有效，因?yàn)楹酗@性基因的個體(AA和Aa)都受到選擇作用。但實(shí)際上群體中的顯性有害基因保持著相對恒定值，這同樣與突變和選擇的雙重作用有關(guān)。39第三十九頁，共九十六頁，2022年，8月28日(3)對X連鎖隱性基因的選擇主要通過淘汰男性個體而實(shí)現(xiàn)。40第四十頁，共九十六頁，2022年，8月28日(4)relaxationofselection由于選擇壓力降低，對有害基因不能進(jìn)行嚴(yán)格淘汰，使致病基因頻率提高的現(xiàn)象稱選擇放松。如醫(yī)學(xué)的進(jìn)步。41第四十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日（5）geneticload指在一個群體中由于有害基因的存在而使群體適合度下降的現(xiàn)象。一般用群體中每個個體平均所攜帶的有害基因的數(shù)量來表示。估計我國人群每人平均帶5~6個有害基因，此為我國人群的遺傳負(fù)荷。42第四十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日三、群體中的平衡多態(tài)現(xiàn)象43第四十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日（一）突變與選擇間的平衡44第四十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日（二）neutralmutation45第四十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日（三）geneticsdrift由于群體較小和偶然事件而造成的基因頻率的隨機(jī)波動稱隨機(jī)遺傳漂變(遺傳漂變或漂變)。46第四十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日（四）migration

遷移：一個群體的居民遷入另一群體并與后一群體婚配，于是發(fā)生了基因流動。通常將前一群體稱遷入群，后一群體稱為接受群，二者的比值為遷移率。47第四十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日（五）遺傳漂變、選擇及基因交流作用的相對有效性突變、選擇和遷移的共同點(diǎn)是，如果已知等位基因頻率，也知突變率、選擇系數(shù)或遷移率，就可預(yù)測等位基因改變的方向和量值大?。挥捎陔S機(jī)遺傳漂變引起的等位基因頻率的變化，在量值上可預(yù)測，但在方向上不可預(yù)測。48第四十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日第四節(jié)consanguineousmarriageinbreeding:3~4代內(nèi)有共同祖先的一些個體之間的婚配稱近親婚配49第四十九頁，共九十六頁，2022年，8月28日(1)coefficientofrelationship親緣（近親）系數(shù)(r)：是指兩個個體在一定基因位點(diǎn)上具有共同祖先的同一等位基因的概率。50第五十頁，共九十六頁，2022年，8月28日親緣系數(shù)的計算：父子或母子之間：r=(1/2)1=1/2同胞間：r=2*(1/2)2=1/251第五十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日近親：一級親屬：r=1/2，如親子或同胞；二級親屬：r=1/4，如一個個體與他的祖(外祖)父母、伯、叔、姑、舅或姨；三級親屬：r=1/8，如表兄妹、堂兄妹。親緣系數(shù)可判斷近親個體的親屬程度，52第五十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日(2)inbredingcoeficient近交系數(shù)(F)近親婚配的后代出現(xiàn)來源于同一祖先的同一基因純合的概率。53第五十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日近交系數(shù)和親緣系數(shù)區(qū)別F指一個體接受在血緣上相同即由同一祖先的一個等位基因復(fù)制出來的兩等位基因的概率；r指兩個個體在某一基因座上具有同一等位基因的概率。r涉及兩個個體，而F只涉及一個；r涉及一個等位基因，來源可以是不同祖先，而F涉及兩個，且血緣上相同；54第五十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日

一.常染色體基因近交系數(shù)的計算在一些系譜里不只一條通徑，這時個體I的近交系數(shù)就是各通徑提供純合子概率之和。55第五十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日常染色體基因近交系數(shù)的計算A1A2A3A4姨表F=4*(1/2)6=1/1656第五十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日二.X連鎖基因的近交系數(shù)的計算X連鎖基因的近交系數(shù)只計算所生女兒的F；不計算父親向女兒的傳遞；如果傳遞路線中出現(xiàn)男性到男性的傳遞，這條路線被中斷；共同女祖先有兩個X連鎖基因，而共同男祖先有一個X連鎖基因。57第五十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日姨表X1YX2X3F=(1/2)3+2*(1/2)5=3/1658第五十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日舅表X1YX2X3舅表F=2*(1/2)4=1/859第五十九頁，共九十六頁，2022年，8月28日姑表X1YX2X3姑表F=060第六十頁，共九十六頁，2022年，8月28日堂表X1YX2X3堂表F=061第六十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日三、近交效應(yīng)

近親婚配，后代基因純合的概率增高。危害來自隱性基因的純合。隨機(jī)婚配群體中，隱性遺傳病患者的頻率為q2。隱性致病基因頻率q越小，近親婚配后代發(fā)病風(fēng)險比隨機(jī)婚配提高得越多?；橐龇鞔_禁止近親結(jié)婚。62第六十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日(一）近親婚配的隱性純合概率1、共同祖先傳遞而來：Fq2、不同祖先傳遞而來：（1-F）*q2總計：Fq+（1-F）*q2=q2+Fpq63第六十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日(二)近親婚配隱性純合相對風(fēng)險(q2+Fpq)/q2=1+Fp/q64第六十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日(三)近親婚配增加遺傳負(fù)荷65第六十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日第五節(jié)優(yōu)生運(yùn)動的誤區(qū)66第六十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日一、優(yōu)生學(xué)（eugenics）：應(yīng)用遺傳學(xué)的原理和方法以改善人類遺傳素質(zhì)的科學(xué)。演進(jìn)性優(yōu)生學(xué)(progressiveeugenics)：研究如何維持和促進(jìn)人群中有利（優(yōu)良）基因頻率的增長。預(yù)防性優(yōu)生學(xué)(preventiveeugenics):研究如何減少群體中有害基因頻率,減少遺傳病的發(fā)生.67第六十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日演進(jìn)性優(yōu)生學(xué)1）提倡優(yōu)選生育。鼓勵在體格和智力上優(yōu)秀的個體生育更多的后代；

2）人工授精。優(yōu)選精子后授精；

3）試管嬰兒（testtublebaby）。

4）單性生殖。

5）遺傳工程、克隆人、轉(zhuǎn)基因人。68第六十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日二、優(yōu)生運(yùn)動的誤區(qū)69第六十九頁，共九十六頁，2022年，8月28日（一）最早的優(yōu)生學(xué)(eugenics):

1、“eugenics”這個詞來源于希臘詞匯“eugene”,意思“goodinbirth”。2、F.Golton（達(dá)爾文的表弟），1883年發(fā)表《人類的才能及發(fā)展》,創(chuàng)立了優(yōu)生學(xué)“eugenics”,。將優(yōu)生學(xué)定義為一門完善種族的科學(xué)。70第七十頁，共九十六頁，2022年，8月28日（二）歷史教訓(xùn)71第七十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日1、美國優(yōu)生運(yùn)動1905~1930年,美國優(yōu)生學(xué)家提出用限制婚姻、絕育和永遠(yuǎn)監(jiān)禁身心有缺陷的人來中止遺傳“退化者”生育,而遺傳“退化者”包括癲癇患者、罪犯、酒鬼、妓女、乞丐、瘋子、低能者。72第七十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日1、美國優(yōu)生運(yùn)動1924，美國通過移民限制法,認(rèn)為南歐、東歐人“在生物學(xué)上是低等人”。1931年,美國37個州強(qiáng)制絕育,對象包括“身心有缺陷者”、“性反常者”、“癮君子”、“酒鬼”等。eugenics成為罰懲、遺棄社會邊緣,弱勢人群及病人和種族歧視的工具。73第七十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日2、德國優(yōu)生運(yùn)動1930~1940，希特勒頒布強(qiáng)制精分裂癥,智力低下,低能者絕育的優(yōu)生法。1934~1937,約350,000人被迫絕育。1935，通過紐倫堡法律,禁止猶太人與德國人通婚和性接觸。1937，數(shù)百名有色人種的兒童和30,000名吉普賽人被絕育。74第七十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日2、德國優(yōu)生運(yùn)動1940~1941，德國納粹用瓦斯殺害了70,000名德國精神病人。1941，計劃將四分之一的猶太人絕育,并殺掉所有其他的猶太人。1943~1944年約100萬吉普賽人在集中營被殺害。75第七十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日三、優(yōu)生學(xué)的共識76第七十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日1、eugenics不在文獻(xiàn)中使用1.eugenics常指德國納粹的種族滅絕或美國等國家為減少不適人群而采取的強(qiáng)制法律和行動。2.是國家強(qiáng)加于個人的社會規(guī)劃,個人的結(jié)婚、生育由國家強(qiáng)制決定。3.是一種“適者”強(qiáng)加于“不適者”,歧視少數(shù)民族和少數(shù)人群的政策。77第七十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日2、知情選擇78第七十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日3、個人生育選擇非強(qiáng)制性79第七十九頁，共九十六頁，2022年，8月28日四、限制遺傳病患者生育不能清除遺傳病1、效果緩慢，隱性患者(不被選擇)與攜帶者比例：q2：2pq=q/2p=q/22、新的隱性突變不斷發(fā)生（1/106）3、不可能清除攜帶者。人人均為攜帶者（平均攜帶4-8個有害基因）。80第八十頁，共九十六頁，2022年，8月28日五、我國的優(yōu)生學(xué)81第八十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日（一）《婚姻法規(guī)定》:禁止直系血親和三代以內(nèi)旁系血親者結(jié)婚。82第八十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日（二）《母嬰保健法》第十條:經(jīng)婚前醫(yī)學(xué)檢查,對診斷患醫(yī)學(xué)上認(rèn)為不宜生育的嚴(yán)重遺傳病的育齡夫婦,醫(yī)師應(yīng)當(dāng)向男女雙方說明情況,提出醫(yī)學(xué)意見;經(jīng)男女雙方同意,采取長效避孕措施或者施行結(jié)扎手術(shù)后不生育的,可以結(jié)婚。第十六條:醫(yī)師發(fā)現(xiàn)或者懷疑患嚴(yán)重遺傳病的育齡夫婦,應(yīng)當(dāng)提出醫(yī)學(xué)意見。育齡夫婦應(yīng)當(dāng)根據(jù)醫(yī)師的醫(yī)學(xué)意見采取相應(yīng)的措施。83第八十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日（三）對中國優(yōu)生的國際爭論：1998年北京召開第18屆國際遺傳學(xué)大會，國際學(xué)術(shù)界某些學(xué)者認(rèn)為,我國《母嬰保健法》中某些條例具有“eugenics”性質(zhì)。醫(yī)學(xué)意見不具備法律意義,個人的結(jié)婚、生育不應(yīng)由國家強(qiáng)制決定。84第八十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日（四）香山會議（1999.8,昆明）1、《母嬰保健法》的某些方面需要改正,強(qiáng)調(diào)“知情同意”等倫理原則。2、中國的優(yōu)生學(xué)指生出一個無缺陷的孩子。屬于預(yù)防遺傳病孩子出生的“消極優(yōu)生學(xué)”。3、“eugenics”改為“healthbirth”或“wellbearandwellrear”。85第八十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日EXERCISES86第八十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日名詞解釋Inbreedingcoefficient近交系數(shù)。是指一個個體接受在血緣上相同即是由同一祖先的一個等位基因復(fù)制出來的兩等位基因的概率。亦可理解為近親婚配時，夫婦二人有可能都攜帶從同一祖先傳來的同一個等位基因，并且均將這個等位基因傳遞給其子女，使其子女的在該位點(diǎn)上的這對等位基因是純合的，即在血緣上相同的概率。87第八十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日填空題1．一個群體中的全部遺傳信息稱為_____。2．在隨機(jī)交配的大群體內(nèi)，若沒有____、____、____、___的因素作用，經(jīng)過一代隨機(jī)交配后，群體的基因頻率和基因型頻率均將代代相傳，保持不變，成為遺傳平衡的群體。3．在一個遺傳平衡群體中，如果某一性狀的隱性表型(aa)的頻率是0.09，雜合子Aa的頻率是________?；驇?突變、選擇、遷移、遺傳漂變;0.4288第八十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日選擇題1，下列群體，哪一個是遺傳平衡群體?A)AA60％Aa40％aa0％B)A